1、電力系統(tǒng)繼電保護實驗指導書EPL-I型繼電特性及線路保護實驗裝置常用字符表序號中文含義文字符舊符號1自動重合閘裝置ARDZCH2電容；電容器CC3熔斷器FURD4電流繼電器KALJ5熱繼電器KHRJ6沖擊繼電器KICJJ7中間繼電器KMZJ8信號繼電器KSXJ9時間繼電器KTSJ10電壓繼電器KVYJ11電感、電抗器LL12斷路器QFDL13電位器RPW14按鈕SBAN15電流互感器TALH16電壓互感器TVYH17合閘線圈YOHQ18跳閘線圈YRYR實驗內(nèi)容：序號實驗項目名稱主要內(nèi)容每組人數(shù)實驗學時實驗屬性實驗要求實驗類型1功率方向電流保護實驗功率方向繼電器特性測試；輸電線路功率方向電流保護

2、實驗33專業(yè)類必做設計性2距離保護實驗阻抗繼電器特性測試；輸電線路距離保護實驗32專業(yè)類必做設計性3變壓器差動保護實驗差動變壓器；Y/-11雙繞組變壓器差動保護實驗；Y/Y-12雙繞組變壓器差動保護實驗33專業(yè)類必做設計性實驗前，請仔細閱讀電源操作與安全和實驗裝置使用說明，認真預習，完成預習報告。電源操作與安全一、開啟實驗裝置的步驟：1）開啟電源前，要檢查控制屏下面“直流高壓電源”必須置“關”斷的位置。控制屏左側面上安裝的自耦調壓器必須調在零位，即必須將調節(jié)手柄沿逆時針方向旋轉到底。2）檢查無誤后開啟漏電斷路器“電源總開關”“，停止”按鈕指示燈、電源分相指示燈亮，表示實驗裝置的進線已接通電源，

3、但還不能輸出電壓。此時在電源輸出端進行實驗電路接線操作是安全的。3）按下“啟動”按鈕，“啟動”按鈕指示燈亮，只要調節(jié)自耦調壓器的手柄，在輸出口U、V、W處可得到0450V的線電壓輸出，由于本實驗裝置線路額定工作電壓為100V，所以該實驗裝置采用了限壓裝置，可調電壓為0120V，并由控制屏上交流電壓表指示。電壓表指示三相電網(wǎng)進線的線電壓值。裝置電源簡圖4） 按下“啟動”按鈕后，可打開直流操作電源，向微機保護裝置控制回路和信號回路或向電磁繼電器提供直流電源。5）實驗中如果需要改接線路，必須按下“停止”按鈕以切斷交流電源，保證實驗操作的安全。實驗完畢，須將自耦調壓器調回到零位，將“直流電源”的電源開

4、關置于“關”斷位置，最后，需關斷“電源總開關”。二 、實驗的基本要求線路保護及繼電特性實驗裝置的目的在于培養(yǎng)學生掌握基本的實驗方法與操作技能。培養(yǎng)學生根據(jù)實驗目的、實驗內(nèi)容及實驗設備擬定實驗線路，確定實驗步驟，測取所需數(shù)據(jù)，進行電路工作狀態(tài)分析研究的能力，并得出必要結論，完成相應的實驗報告。增強對微機保護裝置的認識，掌握線路保護的基本原理。在整個實驗過程中，必須集中精力，及時認真做好實驗?，F(xiàn)按實驗過程提出下列基本要求。1、實驗前的準備實驗前應復習教科書中有關章節(jié)的內(nèi)容，認真閱讀實驗指導書，了解實驗目的、項目、方法與步驟，明確實驗過程中應注意的問題。實驗前應寫好預習報告，經(jīng)教師檢查認可后，方能開

5、始實驗。認真作好實驗前的準備工作，對于培養(yǎng)學生獨立工作能力，提高實驗質量和保護實驗設備、人身的安全等都具有相當重要的作用。2、實驗的進行2.1、建立小組，合理分工每次實驗都以小組為單位進行，每組由23人組成，實驗進行中的接線、負載、電壓或電流調節(jié)、記錄數(shù)據(jù)等工作每人應有明確的分工，以保證實驗操作的協(xié)調，使記錄的數(shù)據(jù)準確可靠。2.2、按圖接線根據(jù)實驗線路圖及所選組件、儀表，按圖接線，接線要簡單明了，接線原則應先接串聯(lián)主回路，再接并聯(lián)支路。為方便檢查線路的正確性，實驗線路圖中的直流回路、交流回路、控制回路等應分別用不同顏色的導線連接。2.3、試運行在正式實驗開始之前，先按一定規(guī)范起動保護電路，觀察

6、所有儀表是否正常。如果出現(xiàn)異常，應立即切斷電源，并排除故障；如果一切正常，即可正式開始實驗。2.4、測取數(shù)據(jù)預習時對繼電器及其保護裝置的試驗方法及所測數(shù)據(jù)的大小做到心中有數(shù)。正式實驗時，根據(jù)實驗步驟逐次測取數(shù)據(jù)。2.5、認真負責，實驗有始有終實驗完畢，須將數(shù)據(jù)交指導老師審閱。經(jīng)指導老師認可后，才允許拆線，并把實驗所用的組件、導線及儀器等物品整理好，放至原位。三、實驗報告實驗報告是根據(jù)實測數(shù)據(jù)和在實驗中觀察發(fā)現(xiàn)的問題，經(jīng)過自己分析研究或分析討論后寫出的實驗總結和心得體會。實驗報告要簡明扼要、字跡清楚、圖表整潔、結論明確。實驗報告包括以下內(nèi)容：1、實驗名稱、專業(yè)班級、學號、姓名、實驗日期、室溫。2

7、、列出實驗中所用器件的名稱及編號，繼電器銘牌數(shù)據(jù)等。3、列出實驗項目并繪出實驗時所用的線路圖，并注明儀表量程，電阻器阻值。4、數(shù)據(jù)的整理和計算5、解答各個實驗的思考題，部分思考題在實驗前要進行抽查提問，作為學生實驗預習成績的一部分。6、根據(jù)數(shù)據(jù)說明實驗結果與理論是否符合，可對某些問題提出一些自己的見解并最后寫出結論。實驗報告應寫在一定規(guī)格的報告紙上，保持整潔。7、每次實驗每人獨立完成一份報告，按時送交指導老師批閱。四、安全操作規(guī)程為了按時完成電力自動化及繼電保護實驗，確保實驗時人身與設備的安全，必須嚴格遵守如下規(guī)定的安全操作規(guī)程：1、實驗時，人體不可接觸帶電線路。2、接線或拆線都必須在切斷電源

8、的情況下進行。3、學生獨立完成接線或改接線路后必須經(jīng)指導老師檢查和允許，并使組內(nèi)其它同學引起注意后方可接通電源。實驗中如發(fā)生事故，應立即切斷電源，經(jīng)查清問題和妥善處理故障后，才能繼續(xù)進行實驗。4、通電前應先檢查是否有短路回路存在，以免損壞儀表或電源。5、實驗室總電源或實驗臺控制屏上的電源應由實驗指導教師來控制，其他人員只能經(jīng)指導教師允許后方可操作，不得自行合閘。繼電特性及線路保護實驗裝置使用說明繼電特性及線路保護實驗裝置是專門為電力、電氣類專業(yè)繼電保護、電力系統(tǒng)自動化、工廠供電等課程設計的，具有器件真實可觀、安全可靠、針對性強、技術先進、方便學生使用等特點，也可作為畢業(yè)設計和教師科研的硬件開發(fā)

9、平臺。本實驗裝置由調壓器、移相器、多種繼電器及測量表計等組成，可以用來進行電流繼電器、電壓繼電器、中間繼電器、時間繼電器、信號繼電器、功率方向繼電器、差動繼電器、自動重合閘繼電器等繼電特性實驗。（一）電源操作說明如下：1當漏電保護器開關關上時，所有指示燈都不亮，實驗臺上各元件、接線柱、移相器、調壓器均不帶電，三相調壓器和單相調壓器必須調在零位，即必須將調節(jié)手柄逆時針方向旋轉到底。2當漏電保護器合上時，“斷開”紅色按鈕燈亮，表示實驗裝置的進線已接通電源，但還不能輸出電壓。此時在電源輸出端進行實驗電路接線操作是安全的。3當按下“閉合”按鈕時，“閉合”按鈕指示綠燈亮，調節(jié)調壓器手柄，可以三相輸出端得

10、到0150V的線電壓，在單相調壓輸出端得到0220V的交流電壓。4實驗時若需改接線路，請勿帶電操作，必須按下“斷開”按鈕，以切斷交流電源，保證實驗操作的安全。實驗完成，須將三相調壓器、單相調壓器兩手柄都逆時針調到底，最后斷開漏電保護器。5本實驗裝置臺還可提供直流不可調220V穩(wěn)壓電源，若需得到可調0220V直流電源，可用可調變阻器分壓接法獲得。（二）使用方法本實驗裝置測量表即（直流電壓表、直流電流表、電秒表和相位儀），測量前必須接上220V交流電源，交流電壓、電流表不必外接電源。1相位儀測量相位方法（1）在EPL-15電秒表、相位儀的測量單元的電壓輸入端口端接入電壓信號，在電流輸入端口端接入電

11、流信號。（2）顯示屏顯示的數(shù)據(jù)即為引入的電壓信號與引入的電流信號之間的相位差值。（3）在進行相位測量時，電壓信號與電流輸入信號不要接錯了位置，且電壓信號是并聯(lián)接入的，電流信號是串聯(lián)在回路中的。（4）要注意電壓、電流輸入信號的極性，極性不對，顯示的相位差也不對。（5）電壓輸入信號在（0150V）之間，電流輸入信號在（01A）之間。2時間測量方法圖3所示的EPL-15電秒表測試單元的平面布置圖。本測試裝置可測得0ms999s的時間，當給出了時間測量的啟動信號（啟動“+”“-”端“短接”）后，顯示屏開始計量時間的大小，直到發(fā)出停止計數(shù)的控制信號計數(shù)才停止，不管啟動信號是否消失，顯示屏都不會停止計數(shù)。

12、每次開始計數(shù)前，先選擇秒量程還是毫秒量程，再按下相應按鍵，相位儀開始等待計數(shù)。（三）注意事項為了按時完成電力自動化及繼電保護實驗，確保實驗時人身安全與設備安全，必須嚴格遵守以下操作規(guī)定。1接線或拆線都必須在切斷電源的情況下進行。2完成接線后，務必請指導老師或同學檢查之后方可接通電源，實驗中如發(fā)生事故，應立即切斷總電源，再檢查和處理故障，不可獨立帶電檢查。3實驗前，先檢查和選擇好測量儀表儀器的量程和最大負荷值，嚴禁長時間運行在過量程、過負荷狀態(tài)。實驗一 功率方向繼電器實驗一實驗目的1學會運用相位測試儀測量電流和電壓之間相角的方法。2掌握功率方向繼電器的動作特性，接線方式及動作特性的試驗方法。3研

13、究接入功率方向繼電器的電流、電壓的極性對功率方向繼電器的動作特性的影響。二LG-11型功率方向繼電器簡介1LG-11整流型功率方向繼電器的工作原理LG-11型功率方向繼電器是目前廣泛應用的整流型功率方向繼電器，其比較幅值的兩電氣量動作方程為：繼電器的接線圖如圖7-1所示，其中圖（a）為繼電器的交流回路圖，也就是比較電氣量的電壓形成回路，加入繼電器的電流為，電壓為。電流通過電抗變壓器DKB的一次繞組W1，二次繞組W2和W3端鈕獲得電壓分量，它超前電流的相角就是轉移阻抗的阻抗角jk，繞組W4用來調整jk的數(shù)值，以得到繼電器的最大靈敏角。電壓經(jīng)電容C1接入中間變壓器YB的一次繞組W1，由兩個二次繞組

14、W2和W3獲得電壓分量，超前的相角為90度。DKB和YB標有W2的兩個二次繞組的聯(lián)接方式如圖所示，得到動作電壓，加于整流橋BZ1輸入端；DKB和YB標有W3的二次繞組的聯(lián)接方式如圖所示，得到制動電壓，加于整流橋BZ2輸入端。圖（b）為幅值比較回路， 它按循環(huán)電流式接線，執(zhí)行元件采用極化繼電器JJ。繼電器最大靈敏度的調整是利用改變變壓器DKB第三個二次繞組W4所接的電阻值來實現(xiàn)的。繼電器的內(nèi)角a=-jk，當接入電阻R3時，阻抗角jk =，a=；當接入電阻R4時，jk =， a=。因此，繼電器的最大靈敏度，并可以調整為兩個數(shù)值，一個為-，另一個為-。當在保護安裝處于正向出口發(fā)生相間短路時，相間電壓

15、幾乎將降為零值，這時功率方向繼電器的輸入電壓，動作方程為=，即。由于整流型功率方向繼電器的動作需克服執(zhí)行繼電器的機械反作用力矩，也就是說必須消耗一定功率（盡管這一功率的數(shù)值不大）。因此，要使繼電器動作，必須滿足的條件。所以在的情況下，功率方向繼電器動作不了。因而產(chǎn)生了電壓死區(qū)。圖7-1 LG-11功率方向繼電器原理接線圖 為了消除電壓死區(qū)，功率方向繼電器的電壓回路需加設“記憶回路”，就是需要電容C1與中間變壓器YB的繞組電感構成對50Hz串聯(lián)諧振回路。這樣當電壓Um突然降低為零時，該回路中電流Im并不立即消失，而是按50Hz諧振頻率，經(jīng)過幾個周波后，逐漸衰減為零。而這個電流與故障前電壓Um同相

16、，并且在諧振衰減過程中維持相位不變。因此，相當于“記住了”短路前的電壓的相位，故稱為“記憶回路”。由于電壓回路有了“記憶回路”的存在，當加于繼電器的電壓時，在一定的時間內(nèi)YB的二次繞組端鈕有電壓分量存在，就可以繼續(xù)進行幅值的比較，因而消除了在正方向出口短路時繼電器的電壓死區(qū)。在整流比較回路中，電容C2和C3主要是濾除二次諧波，C4用來濾除高次諧波。2功率方向繼電器的動作特性繼電器的動作特性如圖7-2所示，臨界動作條件為垂直于最大靈敏線通過原點的一條直線，動作區(qū)為帶有陰影線的半平面范圍。最大靈敏線是超前為a角的一條直線。電流的相位可以改變，當與最大靈敏線重合時，即處于靈敏角情況下，電壓分圖7-2

17、 功率方向繼電器動作特性圖7-3 功率方向繼電器的角度特性 圖7-4 功率方向繼電器的伏安特性量與超前為相角的電壓分量相重合。通常功率方向繼電器的動作特性還有下面兩種表示方法：（1）角度特性：表示Im固定不變時，繼電器起動電壓的關系曲線。理論上此特性可用圖7-3表示，其最大靈敏度為。當jk =時，=-，理想情況下動作范圍位于以為中心的以內(nèi)。在此動作范圍內(nèi)，繼電器的最小起動電壓基本上與jr無關，當加入繼電器的電壓時，繼電器將不能起動，這就是出現(xiàn)“電壓死區(qū)”原因。（2）伏安特性：表示當=固定不變時，繼電器起動的關系曲線。在理想情況下，該曲線平行于兩個坐標軸，如圖7-4所示，只要加入繼電器的電流和電

18、壓分別大于最小起動電流和最小起動電壓繼電器就可以動作。其中之值主要取決于在電流回路中形成方波時所需加入的最小電流。在分析功率方向繼電器的動作特性時，還要考慮繼電器的“潛動”問題。功率方向繼電器可能出現(xiàn)電流潛動或電壓潛動兩種。所謂電壓潛動，就是功率方向繼電器僅加入電壓時產(chǎn)生的動作。產(chǎn)生電壓潛動的原因是由于中間變壓器YB的兩個二次繞組W3、W2的輸出電壓不等，當動作回路YB的W2端電壓分量大于制動回YB的W3端電壓分量時，就會產(chǎn)生電壓潛動現(xiàn)象。為了消除電壓潛動，可調整制動回路中的電阻R3，是Im =0時，加于兩個整流輸入端的電壓相等，因而消除了電壓潛動。所謂電流潛動，就是功率方向繼電器僅通過電流

19、產(chǎn)生的動作。產(chǎn)生電流潛動的原因是由于電抗變壓器DKB兩個二次繞組W2、W3的電壓分量不等，當W2電壓分量大于W3端電壓分量（也就是動作電壓大于制動電壓）時，就會產(chǎn)生電流潛動現(xiàn)象。為了消除電流潛動，可調整動作回路中的電阻R1，使=0時，加于兩個整流橋輸入端的電壓相等，因而消除了電流潛動。發(fā)生潛動的最大危害是在反方向出口處三相短路時，此時，而Im 很大，方向繼電器本應將保護裝置閉鎖，如果此時出現(xiàn)了潛動，就可能使保護裝置失去方向性而誤動作。3相間短路功率方向繼電器的接線方式由于功率方向繼電器的主要任務是判斷短路功率的方向，因此，對其接線方式應提出如下圖7-5 要求。（1）正方向任何形式的故障都能動作

20、，而當反方向故障時則不動作。（2）故障以后加入繼電器的電流和電壓應盡可能地大一些，并盡可能使接近于最靈敏角，以便消除和減小方向繼電器的死區(qū)。為了滿足以上要求，功率方向繼電器廣泛采用的是90接線方式，所謂90接線方式是指在三相對稱情況下，當時，加入繼電器的電流如和電壓相位差90。如圖7-5所示，這個定義僅僅是為了稱呼的方便，沒有什么物理意義。采用這種接線方式時，三個繼電器分別接于、，、和、而構成三相式方向過電流保護接線圖。在此順便指出，對功率方向繼電器的接線，必須十分注意繼電器電流線圈和電壓線圈的極性問題，如果有一個線圈的極性接錯就會出現(xiàn)正方向拒動，反方向誤動的現(xiàn)象。三、實驗設備序號設備名稱使

21、用 儀 器 名 稱數(shù)量1控制屏12EPL-09繼電器（七）功率方向繼電器13EPL-11交流電壓表14EPL-11交流電流表15EPL-12B電秒表、相位儀16EPL-17A三相電源17EPL-11直流電源及母線18EPL-20A變壓器及單相可調電源1四、實驗內(nèi)容本實驗所采用的實驗原理接線如圖7-6所示。圖中，380V交流電源經(jīng)調壓器和移相器調整后，由BC相分別輸入功率方向繼電器的電壓線圈，A相電流輸入至繼電器的電流線圈，注意同名端方向。1.熟悉LG-11功率方向繼電器的原理接線和相位儀的操作接線及試驗原理。圖7-6 實驗原理接線圖移相器的輸出信號從EPL-17A面板的移相輸出端Bf、Cf引出

22、，送至相位儀和功率方向繼電器的電流信號從EPL-20A面板下部的單相調壓器3、4端引出，電壓信號則根據(jù)電壓的大小或直接從Bf、Cf引出，或經(jīng)過EPL-20A的T1降壓變壓器引出。圖中用虛線特別標明。2按實驗線路接線，圖中、分別和T1變壓器的1、2端連，和T1變壓器的3、4端斷開。并檢查確認兩個調壓器的旋鈕處于逆時針到底位置。 (1) 檢查功率繼電器是否有潛動現(xiàn)象電壓潛動測量：將電流回路開路，可通過斷開5W電阻和變壓器T2的3端連接實現(xiàn)。調節(jié)桌面上的三相調壓器對電壓回路加入110V電壓 ，用萬用表測量極化繼電器KP兩端之間電壓（EPL-10面板的9、10端），若小于0.1V，則說明無電壓潛動。3

23、用實驗法測LG-11整流型功率方向繼電器角度特性Upu=f(j),并找出繼電器的最大靈敏度角和最小動作電壓。按實驗線路接線，圖中、分別和T1變壓器的1、2端連，和T1變壓器的3、4端斷開。并檢查確認兩個調壓器的旋鈕處于逆時針到底位置。(1) 順時針調節(jié)EPL-20A的單相調壓器，使電流表的讀數(shù)為1A，并在以后的實驗中保持不變。(2) 順時針調節(jié)桌面上的三相調壓器旋鈕，使交流電壓表的讀數(shù)為100V，觀察光示牌的動作情況：(a) 若光示牌亮，則順時針搖動移相器手柄，同時觀察相位儀的讀數(shù)，讀出當光示牌從亮到滅時，相位儀的角度（臨界角度j1）并填入表7-1，然后繼續(xù)逆時針搖動手柄，直至光示牌重新亮，再

24、反方向緩慢搖動手柄，讀出當光示牌再次滅時相位儀的讀數(shù)（臨界角度j2）。(b) 若光示牌滅，可參考上述方法，分別讀出兩個臨界角度j1和j2。(3) 逆時針調節(jié)桌面上的三相調壓器旋鈕，當電壓分別為80V、50V、30V、20V，按照前述方法，搖動移相器手柄，觀察相位儀和光示牌的動作情況，讀出兩個臨界角度j1和j2，填入表7-1中。(4) 改變接線方式，斷開、和T1變壓器1、2端的連接，分別將、和T1變壓器3、4端的連接。然后調節(jié)三相調壓器，當電壓表讀數(shù)分別為10V、5V、2.5V、2V時，繼電器動作的臨界角度j1和j2。注意：由于電壓低時，改變電壓對臨界角度j1和j2的影響較大，所以要求盡可能在搖

25、動移相器手柄時，同時調節(jié)三相調壓器旋鈕，使輸出電壓保持不變。由于相位儀要求一定的輸入電壓（當電壓信號太低時，會對相位儀的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響）。(5) 保持電流為1A不變，通過移相器改變j角，測量不同j角情況下，使繼電器動作（光示牌由不亮變亮）的最小動作電壓，并填入表7-2中。注意：當移相角調到j角后，調節(jié)三相調壓器改變輸出電壓會對j角產(chǎn)生影響，所以須對移相器和調壓器進行同時調節(jié)以確保數(shù)據(jù)準確。表7-1 角度特性 Upu =f(j)實驗數(shù)據(jù)U(V)100805030201052.52j1j2表7-2 角度特性 Upu=f(Umin)實驗數(shù)據(jù)jj1j2Umin (V)(4) 繪出功率方向繼電器的角度特

26、性；(5) 計算繼電器的最大靈敏度角=(j11+j2)/2,繪制角度特性曲線，并標明動作區(qū)。4用實驗法作出功率方向繼電器的伏安特性Upu=f(Ir)和最小動作電壓。(1) 搖動移相器的手柄，使=(j11+j2)/2，并保持不變。(2) 調節(jié)三相調壓器的電壓至100V并保持不變。(3) 調節(jié)EPL-20A的單相調壓器，改變輸出電流，記下使繼電器動作（指示燈由不亮變亮）的電流表的讀數(shù)填入7-3中。(4) 參考步驟三，分別調節(jié)三相調壓器的電壓至80V、50V、30V、20V、10V、5V、2.5V、2V，改變輸入電流使繼電器動作，記下此時的電流值；(5) 注意找出使繼電器動作的最小電壓和電流；(6)

27、 繪出Upu=f(Ir)特性曲線。表7-3 伏安特性Upu=f(Ir)實驗數(shù)據(jù)Upu(V)100805030201052.52Ir五思考題1功率方向繼電器為什么會有死區(qū)？應如何消除死區(qū)？2用相量圖分析加入功率方向繼電器的電壓、電流極性發(fā)生變化對動作特性的影響？3LG-11整流型功率方向繼電器的動作是否等于180？為什么？4整流型功率方向繼電器的角度特性與感應型功率方向繼電器角度特性有什么差異？5功率方向繼電器為什么要采用90接線？用0接線行不行？6改變內(nèi)角a對保護動作性能有何影響？它有何實質意義？7角度特性及伏安特性有什么用途？附：LG-11/12型功率方向繼電器一技術數(shù)據(jù)1額定數(shù)據(jù)額定電流：

28、5A或1A。額定電壓：100V。額定頻率：50Hz。2繼電器的靈敏角：LG-11型，-300或-450，LG-12型+700；靈敏角的誤差50。3在靈敏度下通入額定電流時繼電器的動作電壓不大于2V。4返回系數(shù)：繼電器的返回電壓和動作電壓之比不小于0.45。5動作時間：對于LG-11型，在靈敏角下，電壓由額定突然降4倍最小動作電壓，電流同時由0升至額定電流時，動作時間不大于30ms；對于LG -12型，在靈敏角下，同時突然加入額定電流和4倍最小動作電壓時，動作時間不大于40ms。6記憶時間，對于LG-11型，當模擬保護出口處短路在靈敏角下，突然如額定電流及10倍額定電流，電壓自100V同時突然降

29、到0的情況下，繼電器應可靠動作，其極化繼電器動作保持時間不小于50ms。7功率消耗：電流回路不大于6VA，電壓回路不大于20VA。8繼電器可以長期耐受1.1倍的額定電壓及額定電流。9當電壓不大于220V電流不大于1A時，觸點能斷開直流有感負荷（時間常數(shù)不大于510-3S）20W。10繼電器電路與外殼間的絕緣電阻在溫度+40及相對濕度為85%時不小于10M。11繼電器的絕緣強度應耐受交流50Hz電壓2kV歷時1min的耐壓試驗而無擊穿或閃絡現(xiàn)象。二使用與維護繼電器在使用前應首先檢查運輸中是否發(fā)生損壞，先進行機械檢查各螺釘是否緊固，各焊點是否牢固可靠，然后檢查極化繼電器，將極化繼電器（2）-（3）

30、短接，（1）和（4）加電流，（4）為正極性，要求動作電流不大于1mA，返回系數(shù)不小于0.5，觸點間隙不小于0.2mm。如發(fā)現(xiàn)不符合要求時，可以調整左止擋螺釘，以改變動作電流值，調整右止擋螺釘，以改變返回電流值。如調整止擋螺釘達不到要求時，允許移動瓷座位置來調整，直到滿足要求為止。調好極化繼電器后將極化繼電器插上，進行電氣性能檢查，先進行潛動檢查，電壓回路經(jīng)20短路，電流回路通入額定電流，測量極化繼電器線圈上，即（9）（10）端子上的電壓調整R1使電壓為零，然后在電壓回路加電壓100V，電流回路開路測量極化繼電器線圈電壓，調整R2使為零，反復調整電壓電流潛動，使極化繼電器線圈線圈電壓為零，然后在

31、上述條件下突然加入及切除10倍額定電流或100V電壓，繼電器觸點不應有鳥啄現(xiàn)象。如發(fā)現(xiàn)在切除大電流或100V電壓時觸點有鳥啄現(xiàn)象，可更換比較回路電阻或電容使制動回路電容放電時間常數(shù)不小于工作回路電容放電時間常數(shù)。更換后應重新進行潛動調整，潛動調整完畢后，將電位器制動螺母鎖緊，然后再檢查繼電器的靈敏角和靈敏度及返回系數(shù)，應滿足技術要求。對于LG-11型發(fā)現(xiàn)靈敏角超差，應檢查電壓諧振回路是否失調，加電壓100V時應滿足Uc-UL=10-15V可通過改變電感抽頭及增減一小繞組來達到，同時進行記憶特性試驗，當模擬出口處短路，電壓自100V突然降到零，電流不大于0.2倍額定電流的情況下繼電器應可靠動作，

32、然后再作瞬變檢查，在最大靈敏角反向處突然加10倍額定電流同時100V電壓突然降到零時繼電器應無鳥啄現(xiàn)象。實驗一 功率方向電流保護實驗一實驗目的1熟悉相間短路功率方向電流保護的基本工作原理。2進一步了解功率方向繼電器的結構及工作原理。3掌握功率方向電流保護的基本特性和整定實驗方法。二預習和思考1為什么在多電源形式電網(wǎng)或單電源環(huán)形電網(wǎng)中，功率方向電流保護才能確保切除故障網(wǎng)絡功率的選擇性和可靠性。2功率方向電流保護在多電源網(wǎng)絡中什么情況下稱為正方向？什么情況下稱為反方向？為什么它可以按正方向保證選擇性的條件選擇動作電流？3方向電流保護是否存在死區(qū)？死區(qū)可能在什么位置發(fā)生？如何從功率方向繼電器特性實驗

33、的參數(shù)結合本實驗進行分析？4方向電流保護為什么采用按相啟動接線？三原理說明（1）方向電流保護的基本原理隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展及用戶對供電可靠性要求的提高，出現(xiàn)了兩側電源或單電源環(huán)網(wǎng)的輸電線路。在這樣的電網(wǎng)中，為切除線路上的故障，線路兩側都裝有斷路器和相應的保護，如裝設前面講過的電流保護，將不能保證動作的選擇性性。下面以圖23-1兩側電源輻射形電網(wǎng)為例分析如下：圖23-1 兩側電源輻射電網(wǎng)在圖23-1中，以3號斷路器QF3的電流保護為分析對象。在f1點短路時流過3號斷路器QF3的電流從母線到線路；在f2點短路時流過3號斷路器QF3的電流從線路到母線 ，f1點短路和f2點短路流過3號斷路器的短路電流數(shù)

34、值有可能達到保護的動作值。因為電流保護并不能判別電流的方向，所以在f1點和f2點短路，PQ線路的電流保護都有可能動作。但在f2點短路時，根據(jù)選擇性的要求3號斷路器的保護不應該動作，如若動作，這是無選擇性的動作（圖中其他斷路器QF2、QF4、QF5存在同樣的問題）。要解決選擇性問題，可在原來電流保護的基礎上裝設方向元件（功率方向繼電器）。首先分析不同點短路時短路功率的方向。規(guī)定功率的方向。規(guī)定功率的方向由母線流向線路的為正，功率的方向由線路流向母線的為負，并由功率方向繼電器加以判斷，當功率方向為正時動作，反之不動作。在f1點短路時，流過保護3、4的功率方向是由母線流向線路的，方向為正，保護3、4

35、動作，斷開斷路器QF3、QF4。在f2點短路時，流過斷路器1、2的功率方向也是由母線流向線路的，方向為正，保護1、2動作，斷開斷路器QF1、QF2，而f1點短路流過斷路器QF3的功率是由線路流向母線，方向為負，保護3不動。這保證了選擇性。借助功率方向繼電器，就可以很好的解決繼電保護用于雙側電源和單側電源環(huán)網(wǎng)輸電線路時的選擇性問題。圖23-2 方向電流保護原理圖從圖23-1中不難看出，在f1短路通過斷路器QF1的功率方向也是由母線指向線路；f1點故障斷路器1的保護也滿足動作條件。保護1 是保護3的上級，保護1能反應f1點故障的保護是帶延時的保護，當f1點發(fā)生故障時，斷路器QF3在斷路器QF1之前

36、動作切除故障，故障切除后，斷路器1的保護就返回，可保證供電的持續(xù)性，根據(jù)以上分析，判別短路功率的方向，是解決電流保護用于雙側電源或單電源環(huán)網(wǎng)輸電線路選擇性問題的有效方法。這種附加判功率方向的電流保護，稱為方向電流保護。其觸點連接圖如圖23-2所示。在圖中KW為功率方向繼電器。由KW判別功率的方向，KA判別電流的大小。只有在正向范圍內(nèi)發(fā)生了短路故障，KW、KA均動作，斷路器才斷開切除故障。（2）方向電流保護的整定計算圖23-3 方向電流保護的整定計算網(wǎng)絡圖當線路上某一點發(fā)生故障時，對任一斷路器的保護裝置，流過的短路電流都是單一方向的，所以，兩端電流線路上電流保護的整定計算方法，與前面所講的三段式

37、電流保護的整定計算方法基本相同。所不同的是方向電流保護要注意正向電流，即方向電流保護的動作電流要按正向電流計算。在圖23-3中，計算斷路器QF1、QF3、QF5速斷保護的動作電流時，可將QF6斷開計算各自線路末端的短路電流，再根據(jù)短路電流計算速斷保護的動作電流；過電流保護的動作電流應根據(jù)正常運行時的正負電流計算。同理，可將QF1斷開計算另一方向的動作電流值。對于方向過電流保護的時間整定，同方向的保護應按階梯時限整定，在圖18-3所示系統(tǒng)中，應滿足四實驗設備序號型號名稱及說明數(shù)量備注1控制屏及控制柜12EPL-11直流電源及母線、交流儀表13EPL-01C斷路器及觸點控制回路14EPL-17A三

38、相電源15EPL-20A變壓器和單相可調電源16EPL-12B光示牌17EPL-12B相位儀18EPL-04繼電器(一)19EPL-05繼電器(二)110EPL-10繼電器(七)-功率方向繼電器111EPL-07B繼電器(五)112EPL-06繼電器(四)113EPL-41電阻盤I五實驗內(nèi)容1功率方向保護各繼電器的調試整定及控相（1）按圖23-4接線，檢查無誤后，再請指導老師檢查，方可進行下一步操作。（2）根據(jù)繼電器的調試整定要求將電流繼電器動作值整定為1.5A（電流繼電器采用DL21C/3，整定范圍為0.52A），時間繼電器動作時間整定為1秒（時間繼電器采用DS21），整定范圍為0.251.

39、25S），功率方向繼電器取-45靈敏度。功率方向繼電器的電壓信號取自EPL-17A的三相交流可調電源輸出，功率方向繼電器的電流信號取自EPL-20A的單相可調電源輸出.圖23-4 功率方向保護實驗接線圖2正方向動作功率實驗圖23-4 功率方向保護,按照圖接線（1）合上漏電斷路器和線路電源綠色按鈕開關，按下合閘按鈕。緩慢調節(jié)三相調壓器旋鈕，注意觀察交流電壓表的讀數(shù)至100V；（2），模擬A相線路末端短路,調節(jié)桌面上的電阻盤，使電流表的讀數(shù)為1.3A，觀察各繼電器動作情況，作好動作記錄，記入表23-1；（4）繼續(xù)調節(jié)桌面上的電阻盤，使電流表的讀數(shù)為1.6A，觀察各繼電器動作情況，作好動作記錄，記入

40、表23-1；3反方向動作功率實驗將變壓器輸出端接至電流繼電器和功率方向繼電器電流回路的接線方式改變?yōu)槟M反方向動作功率方式，其余步驟同“正方向動作功率實驗”，記入表23-1；。表23-1序號名稱實驗整定值正方向功率反方向功率0.8A1.0A0.8A1.0A1電流繼電器2功率方向繼電器3時間繼電器4信號繼電器5中間繼電器6光字牌7電流表8電壓表9相位表六實驗報告（1）根據(jù)實驗要求結合思考題內(nèi)容寫出實驗報告，重點分析；（2）簡述90接線原理的三相功率方向保護標準接線要求。實驗二 LZ-21方向阻抗繼電器特性實驗一實驗目的1. 熟悉整流型LZ-21型方向阻抗繼電器的原理接線圖，了解其動作特性。2.

41、測量方向阻抗繼電器的靜態(tài)特性，求取最大靈敏角。3. 測量方向阻抗繼電器的靜態(tài)特性，求取最小精工電流。4. 研究方向阻抗繼電器記憶回路和引入第三相電壓的作用。二LZ-21型方向繼電器簡介1距離（阻抗）保護的作用在電力系統(tǒng)日益擴大，電壓水平越來越高，以及系統(tǒng)運行方式多變的情況下，電流、電壓保護難于滿足電網(wǎng)對保護的要求。例如，高壓長距離重負荷線路，由于負荷電流大，線路末端短路時，短路電流的數(shù)值與負荷電流相差不大，電流保護往往不能滿足靈敏度的要求。另外，電流、電壓的靈敏度（保護范圍）隨系統(tǒng)運行方式的變化而變化，在某些運行方式下，無時限速斷或帶時限速斷保護范圍將變的很小，甚至沒有保護區(qū)。因此，在高電壓電

42、網(wǎng)中，需要有適用于容量大，電壓高，結構復雜，運行方式多變電網(wǎng)的保護裝置，距離（阻抗）保護就是適用此要求的一種。所謂距離保護，就是指反應保護安裝處至短路故障點的距離，并根據(jù)這一距離的遠近而確定是否動作的保護裝置。與電流、電壓保護一樣，距離保護也有一個保護范圍，短路發(fā)生在這一范圍以內(nèi)，保護動作，否則不動作。這個保護范圍通常是用給定阻抗值的大小來實現(xiàn)的，這個給定阻抗成為整定阻抗（用Zset表示），當線路發(fā)生短路時，若距離保護測量到的阻抗（用Zm表示），小于整定阻抗Zset，即ZmZset，則保護不動作。因此，距離保護實際上是一種低動作量的阻抗保護。2阻抗保護繼電器的基本構成原理LZ-21型整流型方向

43、阻抗繼電器，就是構成距離保護的主要設備，它既能測量阻抗又能判別方向，廣泛應用于電力系統(tǒng)的大電流或小電流接地系統(tǒng)的距離保護中作為測量元件。 （1）LZ-21型方向阻抗繼電器構成原理及整定方法距離保護能否正確動作，取決于保護能否正確的測量從短路點到保護安裝處的阻抗，并使該阻抗與整定阻抗比較，這個任務由阻抗繼電器來完成。阻抗繼電器的構成原理可以用圖10-1來說明。圖中，若K點三相短路，短路電流為Ik，由TV回路和TA回路引至比較電路的電壓分別為測量電壓Um和整定電壓Uset，那么 （10-1）式中： 電壓互感器和電壓變換器的變比 Zk 母線至短路點的短路阻抗當認為比較電路的阻抗無窮大時，則： （10

44、-2）式中：ZI 人為給定的模擬阻抗圖10-1 阻抗繼電器的構成原理說明圖1比較電路 2輸出比較式（10-1）和式（10-2）可見，若假設，則短路時，由于線路流過同一電流Ik，因此在比較電路上比較Uset和Um的大小，就等于比較 ZI 和Zm 的大小。如果Um Uset，則表示Zm ZI，保護不應該動作；如果Um Uset，則表示ZmZI，保護應動作。阻抗繼電器就是根據(jù)這一原理工作的。我們知道電抗變壓器的DKB的副方電勢與原方電流成線形關系，即。在此是一個具有阻抗量綱的量，當改變DKB原方繞組的匝數(shù)或其他參數(shù)時，可以改變的大小。電抗變壓器的值即為模擬阻抗ZI。在圖10-1中，若在保護范圍的末端

45、發(fā)生短路，即Zk=Zset，那么比較電路將處于臨界動作狀態(tài)，即Um= Uset，這時由式（10-1）和式（10-2）可得所以 （10-3） 式中。式（10-3）表明，整定阻抗Zset是一個與DKM的模擬阻抗 ZI和電壓變換器T的變比有關的阻抗，當適當調節(jié)DKM原方繞組的匝數(shù)和調節(jié)的大小時，可以得到不同的整定阻抗值。例如：當時，若要整定阻抗為，則YB 抽頭可選10匝。（2）LZ-21型方向繼電器原理圖分析圖10-2為其原理圖。由TA引入的電流接于電抗變壓器DKB的原方端子21、22、23、24。在它副方，得到正比于原方電流的電壓，DKB的原方有幾個抽頭，當改變抽頭位置時可改變ZI值。由TV引入的

46、電壓接于電壓變換器YB的原方端子27、29、31，用于引入電壓UA、UB、UC，YB 副方每一定匝數(shù)就有一定抽頭，改變抽頭的位置即可改變，也可改變Zset的大小。JJ為具有方向性的直流繼電器（又稱極化繼電器）。端子32、30、28為極化繼電器接點橋的輸出。端子34、36、38為繼電器I、II段切換的接點。當34、36連通時，I段通，當34、38連通時，II段通。LZ-21型方向阻抗繼電器面板上有壓板Y用于調整最大靈敏角。繼電器是按比較兩個電氣量的絕對值大小而構成的動作方程式： （10-4）不等式左邊一項稱為工作電壓，右邊一項為制動電壓，當動作電壓大于制動電壓時，繼電器動作。上式中：Uk為電抗變

47、壓器DKB的補償電壓，UY、UJ分別為整定變壓器T，極化變壓器TP的二次電壓。圖10-2 LZ-21阻抗繼電器原理接線圖Uk=KkIcL與測量電流成一定比例關系（轉動一定角度）的電壓，Kk具有阻抗量綱，為電抗變壓器的轉移阻抗。UY=KJUcL與殘壓UCL成一定比例關系的被測電壓，KY為一實數(shù)，即整定板所表示的百分數(shù)。UJ=KJUcL與測量電壓UCL成一定比例關系的電壓，作為參考向量的極化電壓，KJ為一實數(shù)。圖10-3 邊界條件下矢量圖當（UK-UY）與（UJ）夾角為90度時方程式變?yōu)椋? （10-5）此時繼電器處于平衡狀態(tài)，為動作邊界條件，矢量關系如圖10-3。在R、X坐標軸上的矢量圖見圖10

48、-4。由圖10-4可見，方程（10-4）式軌跡為一過坐標軸原點的圓，圓內(nèi)動作。圓外制動、邊界條件下，方程式兩邊相等。方向阻抗繼電器具體由以下幾部分組成（交流形成，整流比相及執(zhí)行回路）。圖10-4 LZ-21阻繼電器的特性圖交流形成回路：1） 極化電壓UJ=KJUCL取自電感LJ和電容CJ組成的諧振回路中電阻RJ上的壓降。這個回路絕大部分電阻都集中在RJ上，所以RJ上的電壓的相位接近于測量元件端子上所加的電壓UCL，極化電壓幅值大小，對短路阻抗的測量并無影響。它的作用只是判定短路的方向。上述諧振回路，在本保護裝置中稱為記憶回路，當保護裝置安裝點發(fā)生三相金屬性短路時，元件端子電壓突然降到零，但由于

49、諧振回路中抗，電流是按50Hz頻率逐漸衰減，故在兩故障相導線中仍有電流流過，這兩個電流可能在相位上和數(shù)值上不一樣，因而在聯(lián)結電纜中產(chǎn)生不同的電壓降，使接在故障相上的繼電器端子上出現(xiàn)電位差，這個電位差便成為極化電壓，在記憶作用消失后，可能使繼電器誤動作，為了克服這種可能性，故在諧振回路的電感與電容之間經(jīng)一高電阻R6接至第三相電壓，極化電壓電壓經(jīng)極化變壓器TP，分成兩個相同的次級電壓，分別施加到兩個比較臂的交流測。2）電壓UY=KYUCL經(jīng)變壓器T與繼電器端子電壓準確地保持一定比例關系，并且相位一致，變壓器T的次級有若干抽頭，用來改變變比，以獲得不同的整定值，T整定板有兩組，可獨立地選取不同的整定

50、值。一組為第I段整定板，另一組為第II段整定板，正常時第I段經(jīng)切換繼電器觸點接通，故障時如短路阻抗超過第I段整定范圍，經(jīng)切換繼電器切換至II段。圖10-5阻抗繼電器DKB移相接線圖3）電壓UK是由一個有氣隙的電抗變壓器DKB獲得的，若它次級有電阻負載，超前的角度就要減少，改變負載電阻值，故稱其最大靈敏角，改變DKB移相繞組所接Rj的阻值即可進行靈敏角的調節(jié)，DKB移相繞組回路中還串入兩個反向并聯(lián)二極管，如圖20-5。其作用是使不同最大靈敏角下，精確工作電流一致，即在電流較小的情況下，實際上的最大靈敏角已變小，此時移相繞組二次電壓低，二極管不能導通，移相電阻Rj相當未接入一樣（提高了最大靈敏角）

51、。在電流大時二極管導通，相當于二極管未接入一樣，所以正常情況下最大靈敏角不受影響。而使最小精確工作電流在各種靈敏角下，都趨于一致。DKB的初級有兩個繞組按相電流之差接入電流。每個繞阻由三個小繞組構成，由聯(lián)接片串聯(lián)而成。當YB保持不變，改變聯(lián)接片的位置可使動作阻抗減小，最小可減至基礎阻抗的十分之一，次級繞組中點有抽頭（改變QP片位置）可成倍減小整定阻抗。 （3）LZ-21阻抗繼電器比相電路分析圖10-6 用極化繼電器做執(zhí)行元件的環(huán)形整流比相回路LZ-21阻抗繼電器執(zhí)行元件的環(huán)形整形比相電路，如圖10-6（a）所示，它實際上是一相敏整流電流，其輸入端分別接入比相的兩電氣量UC、UD，輸出電壓Umn

52、平均值的大小和極性與輸入端電壓UC、UD的相位有關。為了提高比相電路的輸出電壓，在二極管支路中串入相同的電阻R1R4，適當選取它們的阻值，有利于提高繼電器的動作速度。濾波電容C1C4，是為了濾除交流分量，以防止執(zhí)行元件抖動，保證阻抗繼電器動作特性圓的邊界明確，同時提高了繼電器的靈敏度，電容C的數(shù)值，也要適當選取。這一電路的等效電路如圖（b），圖中 ， 正半周時，和分別產(chǎn)生電流和，并分別通過電阻RJJ1和RJJ2；負半周時，和分別產(chǎn)生電流和，并分別通過電阻RJJ1和RJJ2；輸出電壓為:相敏整流電路輸出電壓Umn平均值的大小和極性與輸入端電壓、的相位有關。圖中和同相，與同相，和之間的相位q變化時

53、，輸出電壓Umn平均值的大小和極性變化情況的分析，可參閱有關資料。圖10-7 環(huán)形整流比相電路輸出電壓平均值與比相角的關系曲線由分析可知，環(huán)形整流比相回路Umn與兩比相電氣量相位角q之間的關系如圖10-7所示，由圖可見，當時，Umn.pj 為正最大值；當時，Umn.pj=0；當時，Umn.pj為負最大。顯然，輸出電壓平均值為正值的比相角的范圍是：此式滿足LZ-21型方向阻抗繼電器對比相回路動作條件的要求。（4）LZ-21型方向阻抗繼電器的死區(qū)及消除辦法方向阻抗繼電器在保護安裝處正向正向出口發(fā)生金屬性短路時，其測量電壓值小于繼電器的最小動作電壓，繼電器將拒絕動作，這一不動作區(qū)通常稱之為方向阻抗繼

54、電器的死區(qū)，方向阻抗繼電器必須消除死區(qū)才能正確工作。LZ-21型方向阻抗繼電器為消除死區(qū)，在繼電器的相位比較電氣量中引入與測量電壓同相位的帶有記憶作用的極化電壓，引入了極化電壓后，方向阻抗繼電器的動作方程為：當保護安裝處正向出口發(fā)生金屬性短路時，于是，這時方向阻抗繼電器的動作方程為：方向阻抗繼電器仍正確動作，因而消除了正向出口短路時的拒動現(xiàn)象?？傊?，極化電壓對于消除方向阻抗繼電器正向出口金屬性短路時的死區(qū)，可靠避免反向出口短路時保護的誤動是不可少的但是，如何引入極化電壓呢？其要求是：（a）無論保護安裝處正向。反向出口短路，都應該存在；（b）的相位應與測量電壓一致并保持一定的數(shù)值。LZ-21方向阻抗繼電器引入的電路如圖10-8所示：圖10-8 通過高值電阻接于第三相電壓的原理接線圖和向量圖圖10-8（a）為AB相阻抗繼電器通過高值電阻R6接于第三相電壓獲取極化電壓的原理接線圖。圖中RJ 、CJ 和LJ構成諧振記憶回路，輔助電壓變換器TP的一次繞組接于RJ兩端，由TP二次側兩個相同的繞組獲得極化電壓。由于諧振回路中電抗和感抗相等，即，故與測